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【摘要】通过介绍广珠铁路北江特大桥大体积混凝土施温控措施。对于大体积混凝土结构,水泥水化热引起混凝土浇筑内部温度和温度应力剧烈变化,是导致混凝土发生裂缝的主要原因。根据我国大体积混凝土结构的施工经验,为防止产生温度裂缝,应着重在控制混凝土温升、延缓混凝土降温速率、减少混凝土收缩、提高混凝土极限拉伸值、改善约束等方面采取措施,而混凝土温升的控制尤为重要,本文着重对此进行了论述。
【关键词】大体积混凝土承台温控措施
中图分类号：TQ639.2 文献标识码： A 文章编号：
1.工程概况
新建广州至珠海铁路复工工程为货运双线铁路，是广东省发展珠江三角洲西翼经济的重点项目之一。其中北江特大桥跨越Ⅲ级航道，中心里程为DK41+969.18，起止里程DK35+284.8～DK48+652.315，桥长为13367.52m，桥跨由14个连续梁和24m、32m简支梁组成。线间距D=4.0～4.41m。大桥基础采用钻孔桩基础，平均长度约45m，最大桩长90m。本桥桥台均为矩形空心桥台，桥墩均采用双线圆端型实体桥墩，最大墩高30m。下部结构承台一般为10.8m×12.3×2.5m（1#墩～115#墩）、主跨连续刚构水中承台11.6m×21×4m（123#墩～124#墩）、四线墩13.8m×19.1×4.5m（124#墩～128#墩），由于最小结构尺寸为2.5m，最大单个承台混凝土1186 m，要求一次性完成混凝土浇注，不留施工缝，属于大体积混凝土，施工中必须采取有效的降温措施。
2.技术措施
技术上采取的有效措施是：承台内部布设冷却水管，优化混凝土原材料和配合比。
2.1在承台内部设置冷却水管
为有效防止因混凝土内外温差过高而出现有害温度裂缝，采用在承台内部布设冷却水管,通过加快承台内部温度的散失来降低混凝土内外温差。
2.2优化原材料及配合比
根据承台大体积混凝土的质量要求,在施工中尽可能减少水泥的水化热,在原材料及配合比方面采取必要的技术措施。
水泥: 由于最大承台4.5M厚度，水泥在水化反应过程中放出的热量是混凝土体内温度上升的主要因素,水化热多少与单位体积混凝土中水泥用量和水泥品种有关。本工程结合实际及地方材料采用PO42.5等级水泥，以降低水泥自身的发热量。
粉煤灰：掺入II级粉煤灰,减少水泥的用量,改善混凝土的和易性,满足施工工艺。经多次试验、合理调配和优化选择，将C30单位体积混凝土用量降至252kg/m3。
砂：为满足大体积混凝土尽可能减少水泥用量的要求,采用河砂,细度模数2.7,其它指标必须符合规范规定。含泥量控制小于2%,砂的来源必须稳定。
碎石：5-31.5mm连续级配碎石，品质应稳定。石子必须分批检验并严格控制其含泥量不超过1.0%。如果达不到要求，必须用水冲洗合格后才能使用，其他指示标必须符合规范要求。
外加剂：采用缓凝型高效减水剂，放慢水泥的水化热释放速度,降低水化热峰值。
水：拌和用水的水质通过了严格检验并符合有关规范规定。
配合比：根据混凝土配比实验，确定如下配合比：表1
3.温度监控
3.1测温点布设
根据混凝土结构平面形状对称性,重点在1/2范围内布点测温；在竖向，根据混凝土结构的厚度，每间隔1.0m设置一层测温点，为使混凝土内部温度与外界气温同时监控,需增设一个外界监控点。
3.2测温元件安装
首先按设计位置埋设采用5×5cm的角钢,采用ф16钢筋牢固在承台钢筋上,待混凝土施工前半天开始安装测温元件,测温元件根据设计要求埋设在角钢槽内,并用扎丝牢固捆扎在角钢内,靠近模板一侧采用ф20钢筋架空固定。每根测温元件安装前应使用巡检仪器进行检测,直至确认合格为止。
3.3温度检测方法
温度检测仪采用JD218型多路数据巡检记录控制仪。控制仪通过导线连接传感器PN结来传递温度信息。温度传感器主要技术性能：测温范围-50℃～+150℃；工作误差±0.5℃；分辨率0.1℃；平均灵敏度-2.1（mv/℃）。将测温导线引到测试房。从混凝土浇筑开始至峰值以前每2h监测一次，峰值出现后每4h监测一次，当混凝土内外温差下降持续5天，然后转入每天测2次，直到温度变化基本稳定后停止监测，根据承台大体积混凝土温度记录表可以看出。
3.4测温结果分析：根据测温数值情况,承台混凝土中心在第三天升温达到峰值,中心最高温度45.2℃,平均最高温度42.49℃。混凝土表面温度（离承台混凝土表面5cm处温度）。
4.混凝土浇筑防裂控制分析
根据温度监测结果和温度曲线，计算各降温阶段的收缩拉应力，与同龄期的混凝土抗拉强度进行比较，以便采取相应的养护保温或保湿措施控制裂缝的出现。
4.1 各项参数计算
混凝土容重2400kg/m3
混凝土绝热温升：(1-e)
混凝土弹性模量：
混凝土徐变度：
气温
，另外加3℃辐射热。
4.2 计算结果（大承台）
各层最大主应力见下表：
第一层最大主应力值（MPa） 表2
第二层最大主应力值（MPa）表3
根据表2、表3的计算结果和表4的混凝土劈裂抗拉强度测试结果可知，承台C30混凝土劈裂抗拉强度大大高于大体积混凝土内温度主拉应力，承台大体积砼在施工期内有较大的抗裂安全系数，在采取有效的温控措施并合理施工后，可以防止承台砼产生有害温度裂缝。
5.温度控制标准
根据计算成果，为保证承台在施工期内不出现有害温度裂缝，应采取如下温控标准：
5.1混凝土浇筑温度应控制在25℃以下，混凝土在浇筑温度基础上的最大水化热温升不超过25℃。
5.2混凝土内表温差不超过25℃。
5.3混凝土降温速率不超过2.0℃/d。
5.3冷卻管循环水进水口水温与承台内部最高水温差不得大于25℃。
6.温控措施的关键控制点
6.1埋设冷却水管及其要求
冷却水管布设：根据承台内部温度分布特征，冷却水管采用冷却水管，管径32mm的薄壁钢管，其水平间距为1m，每根冷却水管长度不宜超过200m，冷却水管进、出水口应集中布置，以利于统一管理（冷却水管的布置见附图1～3）。
附图1 126#墩承台温控布点平面示意图
附图2 126#墩承台温控布点及冷却水管立面示意图
附图3 126#墩承台冷却水管平面示意图
冷却水管使用及其控制：冷却水管使用前应压水试验，防止管道漏水、阻水；砼浇筑到各层冷却水管标高后即开始通水，可直接采用江水冷却，通水流量应大于30L/min；冷却水进水口水温与大体积混凝土内部最高温度之差值不得超过25℃。
为保证冷却水的初期降温效果，提前成立专门班子，专人负责，优化冷却水管的管路布置，合理选择水泵，并配备检修人员，准备1～2台备用水泵，若管路出现故障及时排除，保证冷却系统正常运作，施工时，根据温度情况及时开启和关闭阀门。
6.2混凝土浇筑温度的控制
混凝土出搅拌机后，经过泵送、入模、振捣等过程后距离表面5～10cm处的温度为浇筑温度，应控制混凝土浇筑温度不超过250C，冬季入模温度不小于120C。若浇筑温度超出控制要求，则应采取如下措施：
混凝土施工时避开高温时期或低温时期。
砂、石集料避免太阳曝晒或保温,增加冷却机组或锅炉控制水温。
加快混凝土浇筑速度，尽量缩短已浇混凝土的暴露时间。
6.3承台的保温或保湿养护措施
承台大體积混凝土养护采用保温保湿法,用麻袋湿水保证混凝土表面的湿润,用塑料薄膜来保持混凝土表面的湿度,保证水泥的水化作用在良好潮湿的环境下进行,使混凝土抗拉能力上升较快,提高混凝土的抗拉强度和极限拉伸,同时, 塑料薄膜和麻袋组成的复合保温层可减少混凝土表面的热扩散,提高混凝土的表面温度,降低内表温差扣延缓混凝土块体的降温速度,一方面阻止了块体的自约束裂缝,另一方面延长了混凝土块体的时间,可以充分发挥结构混凝土自身的抗裂能力和充分利用混凝土的应力松驰特性,达到控制约束条件下混凝土内部产生的拉应力值,使其小于结构混凝土的抗拉强度,防止产生有害的深层裂缝和贯穿裂缝。
冬季施工时，昼夜温差较大，养护时采用篷布包裹承台，要根据温度监测随时增减，从而有效控制混凝土内表温差小于250C。
承台表面待混凝土终凝后用5cm厚草袋保温，并用冷却水管出水进行养护，保证表面潮湿。若遇气温急剧下降应进一步加强表面保温工作。
7.温控中易出现的问题
7.1在混凝土施工中因操作人员的操作不规范,振动棒靠近测温元件振捣,致使测温元件损坏或显示测温点温度不准。
7.2在固定测温元件时,操作人员不细心,测温元件固定不牢固,混凝土施工时测温元件,因振动棒振捣致而移动,致使巡检仪上显示的数据不是设计位置。
7.3在焊接钢筋时因操作人员不细心，致使测温导线损坏无法显示测温数据。
7.4在混凝土施工时混凝土工操作不细心, 致使靠近模板一侧引外线损坏,测温数据无法显示。
7.5巡检仪器重复使用时,操作人员不小心, 致使显示的测温数据不精确。
7.6没有配置稳压器，施工电压不稳，致使巡检仪器损坏。
7.7冷却管循环水稳流量不足30L/m，降温效果不明显，造成承台内外温差较高。
7.8没有根据测温数据及时调整冷却水，致使承台内外温差较高。
体会
通过采用冷却循环系统等多种措施进行温度控制，更好的控制混凝土内部温度，根据巡检仪所显示的温度，通过冷却水或覆盖保温的措施，及时调整内表温差，可以有效避免大体积混凝土表面出现裂缝，通过检查，混凝土内实外光，质量良好，未发现无任何有害裂纹出现，以上温控措施是成功有效的，达到了预期的效果。
参考文献:
［1］俞宾辉.建筑混凝土工程施工手册［S］山东科学技术出版社. 2004年1月。
［2］毛泽英.大体积混凝土温度控制技术[J]珠江水运. 2006年10月。
［3］宋建军.大体积混凝土施工的温控措施[J] 科学之友(B版) .2009年06期
【关键词】大体积混凝土承台温控措施
中图分类号：TQ639.2 文献标识码： A 文章编号：
1.工程概况
新建广州至珠海铁路复工工程为货运双线铁路，是广东省发展珠江三角洲西翼经济的重点项目之一。其中北江特大桥跨越Ⅲ级航道，中心里程为DK41+969.18，起止里程DK35+284.8～DK48+652.315，桥长为13367.52m，桥跨由14个连续梁和24m、32m简支梁组成。线间距D=4.0～4.41m。大桥基础采用钻孔桩基础，平均长度约45m，最大桩长90m。本桥桥台均为矩形空心桥台，桥墩均采用双线圆端型实体桥墩，最大墩高30m。下部结构承台一般为10.8m×12.3×2.5m（1#墩～115#墩）、主跨连续刚构水中承台11.6m×21×4m（123#墩～124#墩）、四线墩13.8m×19.1×4.5m（124#墩～128#墩），由于最小结构尺寸为2.5m，最大单个承台混凝土1186 m，要求一次性完成混凝土浇注，不留施工缝，属于大体积混凝土，施工中必须采取有效的降温措施。
2.技术措施
技术上采取的有效措施是：承台内部布设冷却水管，优化混凝土原材料和配合比。
2.1在承台内部设置冷却水管
为有效防止因混凝土内外温差过高而出现有害温度裂缝，采用在承台内部布设冷却水管,通过加快承台内部温度的散失来降低混凝土内外温差。
2.2优化原材料及配合比
根据承台大体积混凝土的质量要求,在施工中尽可能减少水泥的水化热,在原材料及配合比方面采取必要的技术措施。
水泥: 由于最大承台4.5M厚度，水泥在水化反应过程中放出的热量是混凝土体内温度上升的主要因素,水化热多少与单位体积混凝土中水泥用量和水泥品种有关。本工程结合实际及地方材料采用PO42.5等级水泥，以降低水泥自身的发热量。
粉煤灰：掺入II级粉煤灰,减少水泥的用量,改善混凝土的和易性,满足施工工艺。经多次试验、合理调配和优化选择，将C30单位体积混凝土用量降至252kg/m3。
砂：为满足大体积混凝土尽可能减少水泥用量的要求,采用河砂,细度模数2.7,其它指标必须符合规范规定。含泥量控制小于2%,砂的来源必须稳定。
碎石：5-31.5mm连续级配碎石，品质应稳定。石子必须分批检验并严格控制其含泥量不超过1.0%。如果达不到要求，必须用水冲洗合格后才能使用，其他指示标必须符合规范要求。
外加剂：采用缓凝型高效减水剂，放慢水泥的水化热释放速度,降低水化热峰值。
水：拌和用水的水质通过了严格检验并符合有关规范规定。
配合比：根据混凝土配比实验，确定如下配合比：表1
3.温度监控
3.1测温点布设
根据混凝土结构平面形状对称性,重点在1/2范围内布点测温；在竖向，根据混凝土结构的厚度，每间隔1.0m设置一层测温点，为使混凝土内部温度与外界气温同时监控,需增设一个外界监控点。
3.2测温元件安装
首先按设计位置埋设采用5×5cm的角钢,采用ф16钢筋牢固在承台钢筋上,待混凝土施工前半天开始安装测温元件,测温元件根据设计要求埋设在角钢槽内,并用扎丝牢固捆扎在角钢内,靠近模板一侧采用ф20钢筋架空固定。每根测温元件安装前应使用巡检仪器进行检测,直至确认合格为止。
3.3温度检测方法
温度检测仪采用JD218型多路数据巡检记录控制仪。控制仪通过导线连接传感器PN结来传递温度信息。温度传感器主要技术性能：测温范围-50℃～+150℃；工作误差±0.5℃；分辨率0.1℃；平均灵敏度-2.1（mv/℃）。将测温导线引到测试房。从混凝土浇筑开始至峰值以前每2h监测一次，峰值出现后每4h监测一次，当混凝土内外温差下降持续5天，然后转入每天测2次，直到温度变化基本稳定后停止监测，根据承台大体积混凝土温度记录表可以看出。
3.4测温结果分析：根据测温数值情况,承台混凝土中心在第三天升温达到峰值,中心最高温度45.2℃,平均最高温度42.49℃。混凝土表面温度（离承台混凝土表面5cm处温度）。
4.混凝土浇筑防裂控制分析
根据温度监测结果和温度曲线，计算各降温阶段的收缩拉应力，与同龄期的混凝土抗拉强度进行比较，以便采取相应的养护保温或保湿措施控制裂缝的出现。
4.1 各项参数计算
混凝土容重2400kg/m3
混凝土绝热温升：(1-e)
混凝土弹性模量：
混凝土徐变度：
气温
，另外加3℃辐射热。
4.2 计算结果（大承台）
各层最大主应力见下表：
第一层最大主应力值（MPa） 表2
第二层最大主应力值（MPa）表3
根据表2、表3的计算结果和表4的混凝土劈裂抗拉强度测试结果可知，承台C30混凝土劈裂抗拉强度大大高于大体积混凝土内温度主拉应力，承台大体积砼在施工期内有较大的抗裂安全系数，在采取有效的温控措施并合理施工后，可以防止承台砼产生有害温度裂缝。
5.温度控制标准
根据计算成果，为保证承台在施工期内不出现有害温度裂缝，应采取如下温控标准：
5.1混凝土浇筑温度应控制在25℃以下，混凝土在浇筑温度基础上的最大水化热温升不超过25℃。
5.2混凝土内表温差不超过25℃。
5.3混凝土降温速率不超过2.0℃/d。
5.3冷卻管循环水进水口水温与承台内部最高水温差不得大于25℃。
6.温控措施的关键控制点
6.1埋设冷却水管及其要求
冷却水管布设：根据承台内部温度分布特征，冷却水管采用冷却水管，管径32mm的薄壁钢管，其水平间距为1m，每根冷却水管长度不宜超过200m，冷却水管进、出水口应集中布置，以利于统一管理（冷却水管的布置见附图1～3）。
附图1 126#墩承台温控布点平面示意图
附图2 126#墩承台温控布点及冷却水管立面示意图
附图3 126#墩承台冷却水管平面示意图
冷却水管使用及其控制：冷却水管使用前应压水试验，防止管道漏水、阻水；砼浇筑到各层冷却水管标高后即开始通水，可直接采用江水冷却，通水流量应大于30L/min；冷却水进水口水温与大体积混凝土内部最高温度之差值不得超过25℃。
为保证冷却水的初期降温效果，提前成立专门班子，专人负责，优化冷却水管的管路布置，合理选择水泵，并配备检修人员，准备1～2台备用水泵，若管路出现故障及时排除，保证冷却系统正常运作，施工时，根据温度情况及时开启和关闭阀门。
6.2混凝土浇筑温度的控制
混凝土出搅拌机后，经过泵送、入模、振捣等过程后距离表面5～10cm处的温度为浇筑温度，应控制混凝土浇筑温度不超过250C，冬季入模温度不小于120C。若浇筑温度超出控制要求，则应采取如下措施：
混凝土施工时避开高温时期或低温时期。
砂、石集料避免太阳曝晒或保温,增加冷却机组或锅炉控制水温。
加快混凝土浇筑速度，尽量缩短已浇混凝土的暴露时间。
6.3承台的保温或保湿养护措施
承台大體积混凝土养护采用保温保湿法,用麻袋湿水保证混凝土表面的湿润,用塑料薄膜来保持混凝土表面的湿度,保证水泥的水化作用在良好潮湿的环境下进行,使混凝土抗拉能力上升较快,提高混凝土的抗拉强度和极限拉伸,同时, 塑料薄膜和麻袋组成的复合保温层可减少混凝土表面的热扩散,提高混凝土的表面温度,降低内表温差扣延缓混凝土块体的降温速度,一方面阻止了块体的自约束裂缝,另一方面延长了混凝土块体的时间,可以充分发挥结构混凝土自身的抗裂能力和充分利用混凝土的应力松驰特性,达到控制约束条件下混凝土内部产生的拉应力值,使其小于结构混凝土的抗拉强度,防止产生有害的深层裂缝和贯穿裂缝。
冬季施工时，昼夜温差较大，养护时采用篷布包裹承台，要根据温度监测随时增减，从而有效控制混凝土内表温差小于250C。
承台表面待混凝土终凝后用5cm厚草袋保温，并用冷却水管出水进行养护，保证表面潮湿。若遇气温急剧下降应进一步加强表面保温工作。
7.温控中易出现的问题
7.1在混凝土施工中因操作人员的操作不规范,振动棒靠近测温元件振捣,致使测温元件损坏或显示测温点温度不准。
7.2在固定测温元件时,操作人员不细心,测温元件固定不牢固,混凝土施工时测温元件,因振动棒振捣致而移动,致使巡检仪上显示的数据不是设计位置。
7.3在焊接钢筋时因操作人员不细心，致使测温导线损坏无法显示测温数据。
7.4在混凝土施工时混凝土工操作不细心, 致使靠近模板一侧引外线损坏,测温数据无法显示。
7.5巡检仪器重复使用时,操作人员不小心, 致使显示的测温数据不精确。
7.6没有配置稳压器，施工电压不稳，致使巡检仪器损坏。
7.7冷却管循环水稳流量不足30L/m，降温效果不明显，造成承台内外温差较高。
7.8没有根据测温数据及时调整冷却水，致使承台内外温差较高。
体会
通过采用冷却循环系统等多种措施进行温度控制，更好的控制混凝土内部温度，根据巡检仪所显示的温度，通过冷却水或覆盖保温的措施，及时调整内表温差，可以有效避免大体积混凝土表面出现裂缝，通过检查，混凝土内实外光，质量良好，未发现无任何有害裂纹出现，以上温控措施是成功有效的，达到了预期的效果。
参考文献:
［1］俞宾辉.建筑混凝土工程施工手册［S］山东科学技术出版社. 2004年1月。
［2］毛泽英.大体积混凝土温度控制技术[J]珠江水运. 2006年10月。
［3］宋建军.大体积混凝土施工的温控措施[J] 科学之友(B版) .2009年06期